一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法。采用的技術(shù)方案是：將硅藻土、無水乙醇和水于60℃下攪拌均勻，調(diào)整體系pH約為3，攪拌80-100min，形成SiO2溶膠；取石蠟、蒸餾水和乳化劑，50-70℃下加熱攪拌20-40min，得乳液；將SiO2溶膠和乳液，按一定的重量比1:1.5-2.5混合，50-70℃下加熱攪拌80-100min，應(yīng)完畢后把溶液放入烘箱中70-90℃烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明將石蠟嵌入到SiO2的三維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，從而抑制了石蠟在蓄熱技術(shù)中應(yīng)用時的液體流動問題，本發(fā)明的石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料具有保溫性能好，相變潛熱高，化學(xué)穩(wěn)定性好的特點。
【專利說明】一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料儲能領(lǐng)域，尤其是石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，石蠟類相變儲能材料因其具有相變潛熱高、幾乎沒有過冷現(xiàn)象、化學(xué)穩(wěn)定性較好、沒有相分離和腐蝕性，以及價格低等優(yōu)點，而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。然而，石蠟類有機物較差的導(dǎo)熱性，限制了其應(yīng)用。近年來，如何研宄制備高導(dǎo)熱性的石蠟復(fù)合相變材料已經(jīng)引起許多研宄者的關(guān)注。
[0003]遼寧省是我國工業(yè)石蠟主要產(chǎn)地，開發(fā)石蠟儲能材料具有很高的意義。實用的相變儲能材料按相變形式可分為固-液和固-固相變材料，且以固-液相變材料較為常用。典型的固-液相變材料主要有:1.無機水合鹽類，如十水硫酸鈉，六水氯化鈣等；2.有機類，如石蠟，脂肪酸等；3.低共融復(fù)合類，即2種或2種以上組分形成的低熔點物質(zhì)。無機水合鹽的優(yōu)點主要是熔化熱高，熱導(dǎo)性高，體積變化小，價格低。石蠟則因具有一致熔融，自我成核，無過冷分相，無腐蝕，化學(xué)及熱穩(wěn)定性好，價格低等特性而在太陽能儲熱儲能應(yīng)用，空調(diào)暖通，建筑節(jié)能，紡織義務(wù)等儲能研宄領(lǐng)域備受青睞。
[0004]在儲熱技術(shù)中，利用相變材料的固-液相變潛熱儲存熱能的潛熱技術(shù)，在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。所采用的相變技術(shù)主要包括無機物(無機鹽，水合無機鹽等)和有機物(醇，酸和脂肪烴等)二大類。與無機物相變儲能材料相比，有機物相變儲能材料不僅腐蝕性小，而且在相變過程中幾乎沒有過冷和分相的缺點，但有機物相變儲熱材料導(dǎo)熱系數(shù)普遍較低，有的穩(wěn)定性差(易氧化或高溫升華)，存在可燃性，從而降低了儲熱系統(tǒng)效能及限制了其應(yīng)用。
[0005]儲能技術(shù)是提高能源利用效率和保護環(huán)境的重要技術(shù)，可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾，在太陽能利用，電力的‘移峰填谷’，廢熱和余熱回收利用，以及工業(yè)與民用建筑采暖與空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域具有廣闊的前景。近年來，各國已有多個科研小組致力于熱能儲存系統(tǒng)的克星及評價新型蓄熱材料的物理性質(zhì)，熱力學(xué)特性，蓄熱材料選擇標(biāo)準(zhǔn)，新材料經(jīng)濟可行性及對環(huán)境的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對石蠟相變儲熱材料存在的導(dǎo)熱系數(shù)低、性能不穩(wěn)定的缺點，提出了將石蠟相變儲能材料與無機物進行復(fù)合制備有機/無機復(fù)合相變儲能材料的新方案。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，包括如下步驟:
[0008]I)將硅藻土、無水乙醇和水于60 °C下攪拌均勻，調(diào)整體系pH約為3，攪拌80-100min，形成 S12溶膠；
[0009]2)取石蠟、蒸餾水和乳化劑，50-70°C下加熱攪拌20-40min，得乳液；
[0010]3)將S12溶膠和乳液，按重量比1:1.5-2.5混合，50-70°C下加熱攪拌80-100min，反應(yīng)完畢后把溶液放入烘箱中70-90°C烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0011]上述的一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，按重量比，硅藻土:無水乙醇:水=1:3-4:6-8。
[0012]上述的一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，所述的石蠟是固體石蠟和/或液體石蠟。優(yōu)選的，所述的石蠟是按重量百分比，由20-25%的固體石蠟和75-80%的液體石蠟組成。
[0013]上述的一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，所述的乳化劑是:按重量比，由50%的烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)和50%的壬基酚聚氧乙烯醚(np-4)組成。
[0014]上述的一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，按重量比，石蠟:蒸餾水:乳化劑=1:10-15:0.2-0.4。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1.本發(fā)明，先把石蠟用乳化劑乳化形成石蠟小球，讓它與水混溶，再將用乳化劑乳化好的石蠟與硅藻土混溶，讓多孔的S12材料包裹石蠟小球，以達到讓石蠟定形的目的。本發(fā)明的復(fù)合相變儲能材料解決了非極性石蠟與極性S12F相溶的難點。
[0017]2.本發(fā)明，采用“溶膠一凝膠”工藝，利用二氧化硅具有良好的吸附性能的特點，將石蠟嵌入到S12的三維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，制備出石蠟/ 二氧化硅復(fù)合相變儲能材料。在毛細(xì)作用力和表面張力的作用下，石蠟在發(fā)生固液相變的時候很難從二氧化硅的微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)滲透出來，從而抑制了石蠟在蓄熱技術(shù)中應(yīng)用時的液體流動問題，同時二氧化硅提高了復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱性能。
[0018]3.本發(fā)明的石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料具有保溫性能好，相變潛熱高，化學(xué)穩(wěn)定性好的特點，并按現(xiàn)有的技術(shù)水平可以使該材料進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，達到節(jié)能環(huán)保的目的。
[0019]4.本發(fā)明的石蠟基復(fù)合相變材料是在不改變石蠟自身特性的情況下，在石蠟中添加高導(dǎo)熱性的物質(zhì)來增加導(dǎo)熱性，為提高石蠟的導(dǎo)熱性并克服大顆粒添加物帶來的因融化過程中沉降分離而堵塞管道等不良后果，研制廉價的石蠟基高分散性和高導(dǎo)熱性的納米復(fù)合相變材料提供了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是實施例1中產(chǎn)物石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的步冷曲線。
[0021]圖2是實施例4中各類保溫材料的保溫效果曲線.
[0022]圖中1-材料I ；2-材料2 ；3-材料3 ;4_材料4 ;5_材料5。

【具體實施方式】
[0023]實施例1石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備
[0024](—)制備方法
[0025]I)將Ig娃藻土、3g無水乙醇和6g水于60°C下攪拌均勾，調(diào)整體系pH約為3，繼續(xù)磁力攪拌90min，形成S12溶膠；
[0026]2)取2.5g固體石蠟、7.5g液體石蠟、10ml蒸餾水和2g乳化劑(由Ig op-10和lgnp-4組成)，于70 °C下加熱，磁力攪拌30min，得乳液；
[0027]3)將1g的S12溶膠和15g的乳液，混合，50°C下加熱，磁力攪拌90min，反應(yīng)完畢后，把溶液放入烘箱中70°C烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)物，白色固體石蠟-二氧化硅相變儲能材料。
[0028]( 二)相變儲能材料步冷曲線測試方法
[0029]I)把20g相變儲能材料放入大試管中加熱讓其熔化
[0030]2)把加熱變成液體后的相變儲能材料取出，讓其在空氣中自然冷卻
[0031]3)從相變儲能材料自然冷卻開始用溫度計記錄相變儲能材料冷卻溫度
[0032]4)秒表記錄時間，每隔Imin記錄一次溫度
[0033]5)按間隔每分鐘記錄相變儲能材料從液體冷卻成固體所得的數(shù)據(jù)，畫成步冷曲線，結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，材料的溫度降斜率隨時間的增加而逐漸減小，說明了材料具有保溫性能。
[0034]實施例2石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備
[0035]I)將Ig娃藻土、3.5g無水乙醇和6.5g水于60°C下攪拌均勾，調(diào)整體系pH約為3，繼續(xù)磁力攪拌90min，形成3;102溶膠；
[0036]2)取2g固體石錯、8g液體石錯、120ml蒸飽水和2.2g乳化劑(由1.1g op-10和1.lgnp-4組成)，于70°C下加熱，磁力攪拌30min，得乳液；
[0037]3)將1g的S12溶膠和20g的乳液，混合，60°C下加熱，磁力攪拌90min，反應(yīng)完畢后，把溶液放入烘箱中80°C烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)物，白色固體石蠟-二氧化硅相變儲能材料。
[0038]實施例3石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備
[0039]I)將Ig娃藻土、4g無水乙醇和7g水于60°C下攪拌均勾，調(diào)整體系pH約為3，繼續(xù)磁力攪拌90min，形成S12溶膠；
[0040]2)取2g固體石錯、7.5g液體石錯、140ml蒸飽水和2.4g乳化劑(由1.2g op-10和1.2g np-4組成)，于70°C下加熱，磁力攪拌30min，得乳液；
[0041]3)將1g的S12溶膠和25g的乳液，混合，70°C下加熱，磁力攪拌90min，反應(yīng)完畢后，把溶液放入烘箱中90°C烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)物，白色固體石蠟-二氧化硅相變儲能材料。
[0042]實施例4五種材料的保溫效果比較
[0043]用5g聚乙烯醇加入裝有95g水的燒杯中加熱攪拌30min后溶解，得出5%聚乙烯醇溶液，把此溶液涂抹于燒杯壁上，再貼無紡布與石蠟-硅藻土相變儲能材料。進行保溫效果試驗，結(jié)果如圖2所示。
[0044](I)材料I往燒杯中放入約30g水加熱到80°C，讓其在空氣中自然冷卻，至30°C時用時6 Imin。
[0045](2)材料2往燒杯中放入約30g水加熱到80°C，用石蠟-硅藻土制作的相變儲能材料包裹燒杯，讓其自然冷卻到30°C時用時80min。
[0046](3)材料3往燒杯中放入約30g水后，用聚氨脂泡沫包裹讓其從80°C冷卻到30 °C用時 119min。
[0047](4)材料4往燒杯中放入約30g水后，用無紡布加聚氨脂泡沫包裹讓其從80°C冷卻到30°C用時IHmin0
[0048](5)材料5往燒杯中放入約30g水后，用相變儲能材料加聚氨脂泡沫包裹讓其從80°C冷卻到40°C用時129min。
【權(quán)利要求】
1.一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將娃藻土、無水乙醇和水于60°C下攪拌均勾，調(diào)整體系pH約為3，攪拌80-100min，形成S12溶膠； 2)取石蠟、蒸餾水和乳化劑，50-70°C下加熱攪拌20-40min，得乳液； 3)將S12溶膠和乳液，按重量比1:1.5-2.5混合，50-70°C下加熱攪拌80_100min，反應(yīng)完畢后，把溶液放入烘箱中70-90°C烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料的制備方法，其特征在于:按重量比，娃藻土:無水乙醇:水=1:3-4:6-8ο
3.如權(quán)利要求1所述的一種石錯-二氧化娃復(fù)合相變儲能材料的制備方法，其特征在于:所述的石蠟是固體石蠟和/或液體石蠟。
4.如權(quán)利要求4所述的一種石錯-二氧化娃復(fù)合相變儲能材料的制備方法，其特征在于:所述的石蠟是按重量百分比，由20-25%的固體石蠟和75-80%的液體石蠟組成。
5.如權(quán)利要求1所述的一種石錯-二氧化娃復(fù)合相變儲能材料的制備方法，其特征在于:所述的乳化劑是:按重量比，由50%的烷基酚聚氧乙烯醚和50%的壬基酚聚氧乙烯醚組成。
6.如權(quán)利有求I所述的一種石蠟-二氧化硅復(fù)合相變儲能材料制備方法，其特征在于:按重量比，石蠟:蒸餾水:乳化劑=1:10-15:0.2-0.4?
【文檔編號】C09K5/06GK104479633SQ201410665400
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】房大維, 單煒軍, 顏強, 臧樹良 申請人:遼寧大學(xué)